Глобальное изменение климата — феномен, определяющий региональные изменения климата и состояния окружающей среды. Вследствие этого феномена меняется экологическая ситуация в климатически зависимых отраслях экономики, и это несет за собой важные социальные последствия. Изменения климата имеют планетарный характер и в разной степени проявляются в каждом регионе земного шара. Они влияют на состояние природной среды, что влечет за собой смену экологического состояния и определяет комфортность проживания населения. Изменения климата занимают десятки лет. Они протекают неравномерно и по продолжительности сопоставимы с длинными экономическими циклами, например с циклами Кондратьева и др. Все это влияет на социально-экономическое состояние отдельных регионов и государств. Понимание этой проблемы актуализирует прогнозы будущего состояния климата — одного из вызовов фундаментальной науке XXI века.

1

Под ред. Семенова С. М. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М.: Гидрометеоиздат, 2012

В книге, подготовленной большим коллективом российских авторов, представлены материалы, освещающие разные участки широкого спектра областей наук о Земле и биологических наук. Это и природные экосистемы, и состояние многолетней мерзлоты, горное оледенение и оледенение арктических островов, прибрежных морей и морского льда. В контексте изменений климата рассмотрены и экстремальные явления, в том числе лесные пожары, засухи, наводнения. Цель книги — описание доступных данных, изложение существующих методов оценки наблюдаемых и ожидаемых изменений в физических и биологических системах, связанных с изменениями климата, а также анализ их обоснованности и эффективности. Большое внимание уделено общеметодологическим вопросам. Они касаются способов выявления и причин изменений физических и биологических систем. Также обсуждается роль палеогеографических методов, возможности спутникового мониторинга, роль математического моделирования и некоторые проблемы оценок изменений экстремальности климата. Основной материал книги организован по предметному принципу: отдельные главы посвящены гидрологическому режиму и водным ресурсам, сельскому хозяйству (растениеводству), природным экосистемам суши, гляциологическим и наземным техническим системам. Особое внимание уделено методам оценок последствий изменения климата, в том числе степени изменчивости и экстремальности климата. В связи с этим отдельные главы посвящены наводнениям, засухам и лесным пожарам. Во многих главах уделено внимание использованию дистанционных — в основном космических — методов наблюдения для мониторинга состояния физических и биологических систем, их реакции на изменение климата.

2

IPCC Fifth Assessment Report. 2013–2014

Планетарный масштаб происходящих процессов привел к тому, что наука о климате приобрела международный характер. С 1988 года функционирует Межправительственная группа экспертов (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) под эгидой ООН (Всемирной метеорологической организации и Программы по окружающей среде). Деятельность этого объединения в стимулировании исследований климата была настолько успешной, что в 2007 году отмечена присуждением Нобелевской премии мира. Одной из функций IPCC является подготовка оценочных докладов, в которых суммируются все знания о климате, накопленные мировым научным сообществом за определенный период. В 2013–2014 годах выпущен Пятый оценочный доклад. В печатном виде его трудно использовать, поскольку он занимает около 10 тысяч страниц, поэтому удобнее работать с электронной версией, размещенной на сайте IPCC. Основой доклада послужили координируемые IPCC проекты, в частности проект по моделированию климата (The Coupled model Intercomparison Project, CMIP5), включающий результаты моделирования климатов будущего.

Этот фундаментальный труд состоит из четырех книг. Первая — «Climate Change 2013: The Physical Science Basis». В ней дается ответ на вопрос «Каковы причины климатических изменений и их география?». Во второй книге, «Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability», рассматриваются последствия изменений климата и адаптация к ним, даются оценки уязвимости некоторых природных и экономических систем. В третьей книге, «Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change», даны рекомендации по смягчению эффектов климатических воздействий. В последней книге, «Climate Change 2014: Synthesis Report», осуществлен синтез знаний.

3

Голицын Г.С. Статистика и динамика природных процессов и явлений. М.: КРАСАНД, 2013

Современные знания о климате базируются на большом объеме информации — данных планетарного мониторинга и результатах суперкомпьютерного моделирования климата. Физические эффекты сложно выявить, поскольку они теряются в эксабайтной числовой массе. Однако есть некоторые принципиальные методологические подходы, дающие возможность сформулировать общий взгляд на механизмы климатических изменений, вычленить общие закономерности, многие из которых оказываются достаточно простыми. В данной книге природные процессы характеризуются как стохастические, и для их описания привлекается математический аппарат, включающий использование вероятностных распределений и их статистических моментов: дисперсий, спектров, структурных функций и так далее. Однако это не чисто статистическое описание, а попытка определять параметры статистических моделей на основе физически обоснованных подходов. С единых методических позиций рассмотрены не только изменения состояния климатической системы, но и теория турбулентности. Автор дает характеристику особенностям распределения энергии в атмосферных вихрях разной природы и описывает магнитуду землетрясений.

4

Росгидромет Второй оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской федерации. Москва, 2014

Обобщение данных о климате, выполненное на международном уровне, не заменяет, а, напротив, стимулирует появление региональных исследований. Такого рода оценочные доклады осуществляют для своей территории Китай, США, Россия и другие страны. Второй доклад Росгидромета содержит несколько сотен страниц. В нем последовательно изложены географические закономерности изменений климата, физические причины, которые их вызывают, ожидаемые изменения климата в XXI веке, воздействие изменений климата на природные системы суши (водные системы, горное оледенение и мерзлоту, экосистемы, опустынивание и др.) и морские природные системы (отдельно по морям России). Последний раздел книги посвящен анализу воздействий изменения климата на хозяйственные объекты и здоровье населения. Кроме того, рассмотрены меры адаптации к этим воздействиям.

5

Кислов А.В. Климатология с основами метеорологии. М.: Академия, 2016

Развитие климатологии происходит стремительно. Данный учебник предназначен для первого чтения, для студентов, только что поступивших на первый курс. При выборе материала автор исходил из тех результатов, которые прошли апробацию и приняты мировым сообществом климатологов. Некоторые концепции, включенные в учебник, совсем новые, они введены в обращение около 10 лет назад. В то же время в учебнике нет места спекуляциям и необоснованным рассуждениям — к гипотезам следует относиться крайне осторожно. Они являются проявлением развития науки, но внедрение должно быть всесторонне обосновано. Здесь применен методологический принцип Оккама, согласно которому не следует разрушать существующую парадигму, пока не исчерпаны все ее возможности. Цель учебника состоит не в том, чтобы максимально собрать все имеющиеся факты и теории, а в том, что дать им правильное освещение, выстроить внутренне непротиворечивую логику, объединить информацию единой методологией. Поскольку учебник ориентирован на первокурсников, непосредственное применение математики, физики и химии ограничено — во всяком случае, можно обойтись знаниями, полученными в средней школе. В то же время в книге широко применяются результаты компьютерного моделирования, используются современные математические понятия, такие как гидродинамическая неустойчивость, точка бифуркации, аттрактор и др.